空冷系统概述

1、1. 直接空冷是干空冷系统概述式冷却（空冷）系统的一种方式，区别于间接空冷。汽轮机排汽经过排汽管道直接送入散热器（空冷凝汽器）冷却后凝结成水，散热器的热量由管外流过的空气带走，这种系统叫直接空冷系统。众所周知，我区以丰富的煤炭资源、广阔的土地资源，邻近北京及京、津、唐电网等诸多优势，被国家列为能源、电力生产基地。但是由于我区水资源相对匮乏，以及国家要求建设内蒙古绿色生态防线的要求，走可持续发展的道路，节约用水、提高水资源利用率已成为新世纪内蒙电力工业发展的重大课题。最近几年，国家审批的电场项目反复强调优先批准空冷机组，现在我区在建和准备建设的工程项目几乎全部为直接空冷机组，(国家政策导向)所以

2、大力推广、应运空冷直接空冷技术迫在眉睫，也是大势所趋。直接空冷机组特点：1节水：全厂性耗水量可节约65%以上，即由1m3/GWh降到0。30。352建厂条件：从已建成厂来看，不受限制，纬度高、低，气候干燥、湿润，厂址选择自由度大。3环抱性能：无冷却塔汽水蒸发，电厂周围无飘滴，废水排放可以达到0排放的要求。4维护费用：一空冷机组的维护费用低一些，为其30%。单排管优点哈蒙公司生产的单排管散热器性能先进，防冻性好，由特殊工艺将蛇型铝翅片与钢管表面渗透致密结合，使散热性能大大提高，且比热镀锌钢翅片抗腐蚀性能好，结构强度高，用高压水冲洗，压差小，清洗效果好，不会对散热器产生损坏。另外从环保考虑，由于不

3、采用锌材料，不对土壤或周围环境产生污染。国外应用发展情况电站使用直接空冷技术已有60多年的历史，期间经历了容量由小到大、技术逐渐成熟、应用地区逐步扩大的过程。1938年，世界上第一台直接空冷机组安装于德国一个坑口电站，1.5W；1958年，意大利的Citta di Roma 电站2×36MW机组投运；1968年，西班牙Utrillas 燃煤电站160MW空冷机组投运；到目前为止，直接空冷机组超过800多台。 最早投入运行大型直接空冷机组的是德国GEA公司生产的1978年装于美国怀俄达克电站的365MW机组，是当时世界上单机容量最大的直接空冷机组。 这台直接空冷机组已安全运行23年。

4、目前，世界上以投运的最大的直接空冷机组也是由德国GEA公司生产，于1991年建成的南非Matimba电站6×665MW机组，最后投产的一台机组也已安全运行10年多。 技术关键热风再循环热风再循环在马廷巴电厂曾经每年引起1-2次因背压升高导致汽轮机眺闸保护动作的事故。仅仅靠降低负荷还不能解决，设置挡风板 设计时，空冷凝汽器不能至于热源体的下风向。初始温差ITD的选择 初始温差ITD的取值存在分歧。国外经验，ITD取值都高于30（VODAK=41.7,MATIBA=39.2）。国内低，大二取27.3，太二27.2， 大二2×600MW机组为了使空冷机组夏季满发，原设计采用把设计

5、环境温度提高2，后改用把设计排汽背压降低2kPa左右的方法来增加空冷系统裕量，保证夏季满发，一般设计排汽背压降低2kPa，冷却裕量增加约67%。设计按规划院规定取全年不满发小时数为200，山西院控制在150h左右。ITD值应优化选择：1.海拔当地大气压,环境温度2.上网电价/到场煤价,水价,3典型日负荷曲线等因素.排汽管道 大而复杂的系统，其热膨胀的补偿设计是对工程设计的一个严峻挑战。美国4米，MADIBA 5米从最高气温到最低气温管道位移达50mm以上，决不能将作用力施加到汽轮机上。在适当位置加装膨胀节、补偿器、固定支点风机调速方式，叶片防冷淬、防风沙风机分为单速、双速，部分单速、部分双速，

6、全部变频调速等。近年来国外逐渐将双速改为变频。叶片采用玻璃钢寿命长，不宜损坏，采用大直径轴流风机，9。14米，127转，200KW。关于风机台数和调速方式300MW空冷岛一般采用2430台风机；600MW采用5664台风机。同是300MW的古交电厂采用24台风机，直径10.36m，漳三电厂采用25台风机，直径9.754m。山西院设计的空冷电站除榆社采用双速风机外，其它均采用变频调速风机。空冷凝汽器的清洗主变、厂变，齐备变、出线等，设备、人员的安全考虑。关于空冷器清洗及变压器防水问题单排管和三排管清洗效果那种好且容易清洗目前各说不一。但双排管由于翅片结构密集的关系，最难清洗。变压器（主变和厂变）

7、放在空冷平台下和放在空冷平台外都有设计。如古交、榆社、漳泽变压器均放在平台外，大一、永济、大二变压器放在平台内。清洗时主要问题是防水流造成高压出线短路，而母线均设计成封闭型。目前由于放在空冷平台内的只有大一投运，在清洗时尚未发生短路问题，但由于该厂投运时间较短，没有长时间的运行考验，有无安全问题，还未有实践经验。另外国外设计空冷平台下面都是空地，未有其它设备，故也没有这方面的经验。如何保证庞大的真空系统的严密性全部采用焊接管段，提供找漏方法与措施排汽隔离阀漳泽电厂和古交电厂2×300MW机组未装隔离阀，大二2×600MW机组各装2个，榆社电厂2×300MW机组各装

8、4个，一般认为装多装少必须保证蒸汽进空冷器设计给出的最小流量，起动一般控制在白天气温高时进行。但供热机组由于抽汽流量大，排汽量相对较少，必须加装隔离阀。供货范围主厂房内外的设计、供货范围3.4空冷系统补水问题 山西院设计直接空冷机组以前补水在单独的凝结水箱中，现在一般将补水补到排汽装置上，但也有补到再热器（除氧头上），GEA标准设计补到蒸汽分配管上，由于直接空冷机组投产时间短，那种补水方式好，还需要长期运行考核。3.3数模试验问题山西院设计的直接空冷机组如大一2×200MW；永济2×300MW；河曲×600MW机组都做了数模试验，试验一般在设备招标前完成，成果可用

9、在基本设计上，数模试验都在北大完成。大二2×600MW机组数模试验由GEA公司完成（比较简单）。数模试验一般做35个工况，应给出这些工况的气象资料：风向、风速、高度、厂平面图、地形、地貌图、周围建筑物分布等。3.7空冷平台高度 300MW机组一般为30-35m，600MW机组45m左右。3.8关于空冷排汽管膨胀推力问题 该问题应由设计院牵头召集汽机和空冷岛厂家有关人员共同协商解决，一般汽机厂给出的推力值偏小，空冷岛给出的值偏大。漳三空冷岛厂家采取把排汽管壁减薄，把加固环数量增加的办法来减少推力，另外原设计每个膨胀波纹节的波纹数由3个改为6个，加大推力的吸收。（膨胀节采用南京晨光设备厂

10、产品，质量信得过，已经出口国外）。3.9关于测点和性能考核试验按VGB标准在蒸汽分配管上1m处加装风速表，运行机组均未加装，只有温度和压力测点，该处风速表只在空冷岛性能考核试验时加装。一台300MW机组空冷岛进DCS系统的测点约700点；一台600MW机组约1000点。性能考核试验内容及项目一般在四联会上确定。目前大一汽机性能考核试验已经做完，空冷系统考核还未做，榆社正在进行汽机性能考核，空冷系统考核试验漳三和榆社电厂均还未做。3.10关于风机台数和调速方式300MW空冷岛一般采用2430台风机；600MW采用5664台风机。同是300MW的古交电厂采用24台风机，直径10.36m，漳三电厂采

11、用25台风机，直径9.754m。山西院设计的空冷电站除榆社采用双速风机外，其它均采用变频调速风机。4、已经投运和在建的空冷电站4.1漳三电厂2×300MW直接空冷机组，投产时间：1#机2004年8月，2#机2004年9月。空冷系统由原张家口巴克杜尔公司生产，三排管凝汽器，风机及配套设备由巴克杜尔采购，每台风机叶片5片，为荷兰豪顿公司产品，齿轮箱采用弗兰德；电机和变频器采用卢尔公司产品。变频器放在室内小间，散热温度很高，尤其在夏季，加10匹空调冷却还不行，准备改造。一台机设计风机25台，支撑柱9根（3×3），柱顶高度28m。钢结构采用热浸锌。蒸汽分配管5排，35%汽机旁路，无

12、隔离阀。设计分界：钢结构以下设备均由山西设计院设计，钢结构由于设计中标准和德方标准不一样，故由德方认定和核准时间长达3个月。施工：1#机由山西电建三公司承建，2#机由山东电建一公司承建。管道系统焊接，采用亚弧焊打底，外方要求的真空系统负压试验标准：不超过30Pa/min，超过30Pa/min需检漏，超过50Pa/min必须检漏，实际严密性：1#机为480600Pa/min，2#机400500 Pa/min，均超过标准。过冷度：抽空气管道温度20，往下排管处温度最低近零度。冬季运行过冷度最大20。德方专家把逆流风机保护-2动作调到+3后，过冷度在6内。启动抽真空：1#机45分钟可抽到3233kP

13、a；2#机45分钟可抽到28kPa（设计3台真空泵）设计工况：THA：环境温度17，背压15kPa。TRL：环境温度32；背压34kPa实际运行环境温度29，背压已经达3032kPa。投产一个月后，在停机小修时为了试清洗系统，对1#机冷却器冲洗一次，时间一周，冲洗后的水非常脏，真空可以提高2kPa。安装后空冷系统找漏：在排汽侧采用灌水，空冷侧打风压，在升缩节处加装堵板，找出漏点300余处，堵漏后再打压。压力保持在0.50.8bar，一般漏点均在凝结水管出口焊接处。排汽管道及系统全部采用喷沙处理，先用压缩空气吹扫，然后用旁路蒸汽吹扫，并把脏污蒸汽排掉。安装1#机时找正一个冷却单元用时10天，走弯

14、路较多，2#机时仅用一天。现场观察运行参数：1#机：功率298.64MW,真空:-70 kPa，排汽压力:23.6 kPa, 主排汽管就地排汽温度:75,微机显示排汽温度:64.5/64,端差:10.7。2#机：功率298.97MW,真空:-75.5kPa，排汽压力:16.7 kPa， 主排汽管就地排汽温度:68,微机显示排汽温度:56.2/57.2,端差:11.3。当地大气压：9293kPa，迎面风速：2.894m。 性能考核试验由山西电科院承担，但目前还未进行。4.2华能榆社电厂 2×300MW空冷机组投产时间分别为2004年9月和2004年10月，主机为上海汽轮机厂产品，空冷器

15、采用斯必斯张家口三排管冷却器，每台机设计风机24台，采用豪顿公司产品，电机采用西门子；齿轮箱采用福兰德公司产品。采用双速风机，转速66r/min和33r/min。风机叶片5片。迎面风速2.7m/s，电机输入功率：110/20 kW 设计工况：THA工况： 环境温度：17；排汽背压：16kPaTRL工况： 环境工况：31；排汽背压：34kPa 该机设计35%汽机旁路系统，每台空冷器6排蒸汽分配管，装四个蝶阀（隔离阀）。隔离阀采用铁岭产品，执行机构采用德国、英国进口产品。设计补水补到凝结水箱上的除氧头上，仅对补水除氧。 空冷系统2台凝汽器整体安装用时3个月。空冷平台安装后，再吊装凝汽器管束。钢行架

16、采用河南产品，保证安装后水平和直线距离主要以找电机梁平行的办法，如不平采用加垫的办法找平。空冷器排汽管道未采用喷沙处理，安装时对管道内进行打磨清理后采用蒸汽吹扫，不合格的蒸汽和凝结水排掉。造成气密性不严的主要部位是焊口，由于焊工焊接工艺水平好，4#机安装后气密性正压检查试验达15mbar/24h的优良水平（标准：小于100mbar/24h）。运行后机组真空系统严密性试验：3#机为142Pa/30min；4#机为47Pa/30min。性能考核试验由东北电力科学研究院承担，目前正在进行主机性能试验，空冷系统性能试验还未开始。经验和教训：a本工程汽机房A列外到空冷岛距离太近仅1617m，是否会造成热

17、风回流，目前还未有结论。但建议最好把空冷岛放在离汽机岛远一些。B施工单位有三家，在施工中互不相让，影响了安装的正常进行，也影响了工程进度。4.3国电公司大同二电厂 本厂2×600MW直接空冷机组目前还在安装中。计划1#机05年8月投产，主机由哈尔滨汽轮机厂生产，空冷岛采用GEA公司单排管冷却器，全部国外生产。风机：意大利Comfimco；电机和变频器：西门子公司；齿轮箱：汉森。本工程由华北电力设计院设计。设计参数：散热面积：153万m2风机：56台 迎面风速：2m电机功率：132kW支撑柱高度：33m 平台高度：40m挡风墙高度：13m每台机四排支撑柱：4×4支撑柱直径：3

18、.8m支撑柱壁厚：0.3m支撑柱柱距：约22m设计工况：THA：环境温度：17 排汽背压：15kPa THC：环境温度：30 排汽背压：30kPa 设计年不满发小时数：198，主变和厂变设计放在空冷平台下。见照片。 哈汽厂给出的汽机允许推力数值为：100kN，该推力由6波纹膨胀升缩节来承受。膨胀节厂家：南京晨光和另一厂家。 设计补水补到凝结水箱，准备改为补到蒸汽分配管上。每台机蒸汽分配管上装隔离阀两个。大二2×600MW机组厂用供水系统 电厂用水采用城市中水。污水处理厂设计来水近800t/h，厂内水处理自用水约10%，约700t/h处理后的净水供全厂生产流程用水（包括辅机冷却水、除灰用水，脱硫用水等）。生活水由城市自来水供给。工业用水处理设备由加拿大生产（包括控制系统）。处理后的水大部分送至机力通风塔，补充生产流程水损失。另一部分经反渗透送到老厂（老厂水处